自动控制原理第05讲

1第五节方框图及其化简方法()()()CsGsRs=⋅11R11Cs21R21Cs2三、方框图的等效变换原则：变换前、后的数学关系(输入量、输出量）保持不变。1.环节的串联)()()(121sRsRsG=)()()(232sRsRsG=)()()(343sRsRsG=)()()()()()(14321sRsRsGsGsGsG==∏=niisGsG)()(第五节方框图及其化简方法2()Gs3()Gs1()Gs1()Rs2()Rs3()Rs4()Rs()Gs1()Rs4()Rs3r(t)iC1R1r1(t)1122()11()()11CsGsRsRCsRCs==⋅++例：右图并不是两个惯性环节串联其传递函数为21212111222()()()1()1CsGsRsRRCCsRCRCRCs==++++如果忽略负载效应第五节方框图及其化简方法42.环节的并联11()()()CsGsRs=22()()()CsGsRs=33()()()CsGsRs=123123()()()()()()()()()()CsCsCsCsGsRsRsGsGsGs++===++1()()niiGsGs==∑第五节方框图及其化简方法53.反馈联接0()()()CsGsEs=()()()BsHsCs=)()()(sBsRsE−=0()()[()()()]CsGsRsHsCs=−00()()()1()()GsCsRsGsHs=+对于正反馈有00()()()1()()GsCsRsGsHs=−当H(s)=1有00()()()1()GsCsRsGs=+第五节方框图及其化简方法()Rs()Cs()Hs0()Gs()Es()Bs＋－()Rs()Cs0()Gs63.反馈联接前向通道：由信号输入点伸向信号引出点的通道。反馈通道：把输出信号反馈到输入端的通道。偏差信号反馈信号前向传递函数开环传递函数闭环传递函数()et()bt0()Gs0()()()()BsGsHsEs=00()()()1()()GsCsRsGsHs=+第五节方框图及其化简方法()Rs()Cs()Hs0()Gs()Es()Bs74.汇合点和分支点的移动和互换以及方框图的变换和简化将信号引出点和汇合点前后移动的规则：•变换前和变换后前向通道中的传递函数的乘积保持不变；•变换前和变换后回路中的传递函数的乘积保持不变。（1）信号相加点(综合点)的移动和互换12()()YGsXX=⋅−相加点后移：第五节方框图及其化简方法812()YGsXX=⋅−321XXXY−−=相加点前移：相加点互换：第五节方框图及其化简方法9（2）分支点的移动和互换分支点后移：分支点前移：第五节方框图及其化简方法10分支点互换（1）结构图简化的关键是解除环路与环路的交叉，使之分开或形成大环套小环的形式。（2）解除交叉连接的有效方法是移动相加点或分支点。一般，相邻的分支点和综合点可以彼此交换。（3）当分支点与综合点相邻时，它们的位置就不能作简单的交换。第五节方框图及其化简方法11第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs2()Gs3()Gs4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs1()Gs23()()GsGs⋅4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs12第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs23()()GsGs⋅4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs1()Gs23()()GsGs⋅45()()GsGs+()Rs()Cs6()Gs13第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs23()()GsGs⋅45()()GsGs+()Rs()Cs6()Gs1G()2323451GGGGGG⋅++()Rs()Cs6G14第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。()12323451GGGGGGG++()Rs()Cs6G1G()2323451GGGGGG⋅++()Rs()Cs6G15第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。()12323451GGGGGGG++()Rs()Cs6G()123234512361GGGGGGGGGGG+++()Rs()Cs16第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs2()Gs3()Gs4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs1()Gs23()()GsGs⋅4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs17第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs23()()GsGs⋅4()Gs5()Gs()Rs()Cs6()Gs1()Gs23()()GsGs⋅45()()GsGs+()Rs()Cs6()Gs18第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。1()Gs23()()GsGs⋅45()()GsGs+()Rs()Cs6()Gs1G()2323451GGGGGG⋅++()Rs()Cs6G19第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。()12323451GGGGGGG++()Rs()Cs6G1G()2323451GGGGGG⋅++()Rs()Cs6G20第五节方框图及其化简方法例2-5-1试求多回路系统的闭环传递函数。()12323451GGGGGGG++()Rs()Cs6G()123234512361GGGGGGGGGGG+++()Rs()Cs21第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G2G3G5G()Rs()Cs7G4G6G1G2G3G45GG()Rs()Cs7G4G6G22第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G2G3G45GG()Rs()Cs7G4G6G1G233451GGGGG+()Rs()Cs7G4G6G23第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G232363451GGGGGGGG++()Rs()Cs7G4G1G233451GGGGG+()Rs()Cs7G4G6G24第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G232363451GGGGGGGG++()Rs()Cs7G4G1234236345123471GGGGGGGGGGGGGGG+++()Rs()Cs25第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G2G3G5G()Rs()Cs7G4G6G1G2G3G45GG()Rs()Cs7G4G6G26第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G2G3G45GG()Rs()Cs7G4G6G1G233451GGGGG+()Rs()Cs7G4G6G27第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G232363451GGGGGGGG++()Rs()Cs7G4G1G233451GGGGG+()Rs()Cs7G4G6G28第五节方框图及其化简方法例2-5-2试对多回路系统进行化简，并求闭环传递函数。1G232363451GGGGGGGG++()Rs()Cs7G4G1234236345123471GGGGGGGGGGGGGGG+++()Rs()Cs29第五节方框图及其化简方法例2-5-3求图所示系统的输出()Cs1G2G()Rs()CsH()Ns1G2G()Rs1()CsH1G2G2()CsH()Ns2G2()Cs1GH()Ns30第五节方框图及其化简方法例2-5-3求图所示系统的输出()Cs1G2G()Rs1()CsH2G2()Cs1GH()Ns12112()()1GGCsRsGGH=+2212()()1GCsNsGGH=−+1221212()()()()()1GGRsGNsCsCsCsGGH−=+=+31第五节方框图及其化简方法例2-5-3求图所示系统的输出()Cs1G2G()Rs()CsH()Ns[]{}2121212()()()()()()()CsGNsGRsHCsGNsGGRsGGHCs=−+−=−+−12212()()()1GGRsGNsCsGGH−=+